本發(fā)明涉及齒輪磨削加工領(lǐng)域，特別涉及一種利用磁流體對諧波齒輪進(jìn)行磨齒的裝置。

背景技術(shù)：

諧波齒輪傳動(dòng)技術(shù)是二十世紀(jì)中期隨著空間科學(xué)、宇航技術(shù)的發(fā)展，在彈性薄殼理論基礎(chǔ)上出現(xiàn)的一種新型傳動(dòng)技術(shù)。它具有運(yùn)動(dòng)精度高、傳動(dòng)比大、重量輕、體積小、承載能力大、并能在密閉空間和介質(zhì)輻射的工況下正常工作等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成功應(yīng)用于空間技術(shù)、儀器儀表、機(jī)器人、半導(dǎo)體工業(yè)、食品包裝機(jī)械、印刷機(jī)械及醫(yī)療器械等領(lǐng)域中。

諧波齒輪傳動(dòng)通常的模數(shù)范圍在0.1mm至1.5mm，屬小模數(shù)齒輪傳動(dòng)，柔輪、剛輪、波發(fā)生器被稱為諧波齒輪傳動(dòng)三大件，其中柔輪為易變形的薄壁構(gòu)件，由于諧波齒輪傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)大速比傳動(dòng)，因此，其柔輪和剛輪的齒數(shù)較多，一般為幾十到幾百。高精度諧波齒輪傳動(dòng)中的柔輪和剛輪齒圈有時(shí)需要采用磨齒工藝進(jìn)行精加工。

本發(fā)明主要是基于以下因素而提出：

由于現(xiàn)有磨齒工藝限制，目前諧波齒輪傳動(dòng)中柔輪和剛輪齒圈的磨削仍采用逐齒加工，磨削效率低，而且由于磨具尺寸限制，現(xiàn)有磨齒工藝無法磨削模數(shù)小于0.3mm的柔輪和剛輪齒圈。因此，對于諧波齒輪傳動(dòng)中柔輪和剛輪這類齒數(shù)多且模數(shù)小的齒輪，需要開發(fā)新型高效的磨齒加工工藝。

在發(fā)明人以前提出的利用磁流體對柔輪進(jìn)行研磨的裝置(鄧曼，辛洪兵等.一種利用磁流體對柔輪進(jìn)行磨齒的方法.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016(6)：48)中，存在以下問題：1)易變形的薄壁構(gòu)件柔輪內(nèi)部沒有保持其圓柱形的芯體，在磨削加工中，薄壁柔輪變形將導(dǎo)致加工的齒圈和齒形畸變。2)由于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律限制，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)使磁鐵梯度磁場形成的柔性磨頭與柔輪的相對切削運(yùn)動(dòng)速度不恒定，齒面磨削加工質(zhì)量不均勻。3)O型密封圈無法覆蓋密封殼體內(nèi)齒圈以外的柔輪筒體，在加工過程中，柔輪筒體將受到切削作用，降低了柔輪的強(qiáng)度。4)在加工過程中，密封殼體內(nèi)的磁流體不能得到更新，變鈍的磨料和切屑無法排出。

本發(fā)明提出的利用磁流體對諧波齒輪進(jìn)行磨齒的裝置中，在薄壁柔輪內(nèi)部安裝了保持其圓柱形的芯體，用直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)替代曲柄滑塊機(jī)構(gòu)使柔性磨頭在柔輪齒圈上的切削運(yùn)動(dòng)速度保持恒定，用密封套覆蓋液槽內(nèi)齒圈以外的柔輪筒體，采用流體控制系統(tǒng)更新密封殼體內(nèi)的磁流體，克服了以前方案的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

諧波齒輪傳動(dòng)中具有齒圈的構(gòu)件包括薄壁構(gòu)件柔輪、剛輪，本發(fā)明利用磁流體既具有固體磁性又具有液體流動(dòng)性的性質(zhì)，把加有磨料的磁流體輸入到包圍柔輪齒圈或剛輪齒圈的液槽內(nèi)，在梯度磁場的作用下，液槽內(nèi)加有磨料的磁流體在梯度磁場作用區(qū)形成軟固性深入柔輪或剛輪齒槽的柔性磨頭，使柔輪或剛輪齒圈與梯度磁場產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，在柔性磨頭附近磨料的作用下，柔輪或剛輪的齒圈得到磨削加工。

在薄壁柔輪內(nèi)部裝有芯體，以保持柔輪內(nèi)孔為圓柱形，柔輪和芯體通過聯(lián)結(jié)件固定在機(jī)座上；柔輪齒圈兩側(cè)裝有密封套，保護(hù)密封殼體內(nèi)齒圈以外的柔輪筒體不受磨削；環(huán)形磁鐵通過定位件與柔輪定位基準(zhǔn)定位，以保證相對運(yùn)動(dòng)時(shí)同軸；驅(qū)動(dòng)器通過直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)環(huán)形磁鐵沿齒輪軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，保證柔輪齒圈在磨削過程中切削運(yùn)動(dòng)速度保持恒定；柔輪齒圈、密封套、密封殼體圍成的區(qū)域形成液槽，液槽兩側(cè)分別有磁流體輸入口和輸出口，在加工過程中，通過液控模塊控制液槽內(nèi)部柔性磨頭兩側(cè)的磁流體不斷得到更新，將變鈍的磨料和切屑及時(shí)濾出，以保證磨削效率和加工效果。

剛輪為內(nèi)齒輪，若磨削剛輪，則需要以剛輪外圓柱面或直口為定位面，在剛輪外圓柱面或直口裝有起定位作用的芯體，以保證環(huán)形磁鐵通過定位件與剛輪定位基準(zhǔn)定位，磨削剛輪時(shí)的液槽由剛輪齒圈、密封套、密封殼體圍成。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提出的利用磁流體對諧波齒輪進(jìn)行磨齒的裝置，薄壁柔輪內(nèi)孔保持圓柱形，液槽內(nèi)柔輪筒體不受磨削，環(huán)形磁鐵與柔輪定位基準(zhǔn)定位，保證相對運(yùn)動(dòng)時(shí)同軸，直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)保證柔輪齒圈在磨削過程中切削運(yùn)動(dòng)速度恒定，液槽內(nèi)部變鈍的磨料和切屑能夠得到及時(shí)排出，克服了以前方案的缺陷，提高了諧波齒輪的磨削效率和加工效果。

附圖說明

在利用磁流體對柔輪進(jìn)行磨齒的裝置圖中，1-機(jī)座，2-聯(lián)結(jié)件，3-芯體，4-柔輪，4a-齒圈，5a、5b-密封套，6-密封殼體，7-磁流體，8-環(huán)形磁鐵，9-聯(lián)結(jié)，10-聯(lián)結(jié)，10a-定位件，11-直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，12-驅(qū)動(dòng)器，13-過濾器，14-液控模塊，15-液池，16、17-輸出口，18、19-輸入口。

具體實(shí)施方式

如附圖所示，柔輪4上具有齒圈4a，在柔輪4內(nèi)部裝有芯體3，芯體3使柔輪4的內(nèi)孔保持圓柱形，柔輪4和芯體3通過聯(lián)結(jié)件2固定在機(jī)座1上；柔輪4上的齒圈4a左右兩側(cè)分別裝有密封套5a和密封套5b，密封殼體6通過聯(lián)結(jié)9與柔輪芯體3并進(jìn)而與柔輪4或齒圈4a定位安裝并相對固定，密封套5a和密封套5b保護(hù)密封殼體6內(nèi)部柔輪4上齒圈4a以外部分不受磨削；環(huán)形磁鐵8通過聯(lián)結(jié)10與定位件10a組成可動(dòng)聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)10與定位件10a組成具有軸向移動(dòng)自由度的移動(dòng)副，定位件10a與芯體3同軸安裝并進(jìn)而與柔輪4或齒圈4a同軸；環(huán)形磁鐵8產(chǎn)生梯度磁場，加有磨料的磁流體7在梯度磁場作用區(qū)形成軟固性深入齒圈4a齒槽的柔性磨頭，驅(qū)動(dòng)器12通過直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)11和聯(lián)結(jié)10驅(qū)動(dòng)環(huán)形磁鐵8相對齒圈4a沿軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，深入齒圈4a齒槽的柔性磨頭也沿軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在柔性磨頭附近磨料的作用下，齒圈4a的齒廓得到磨削加工，齒圈4a、密封套5a、密封套5b、密封殼體6圍成的區(qū)域形成液槽，液槽兩側(cè)分別有磁流體輸入口18和輸入口19，磁流體輸出口16和輸出口17，在磨削過程中，通過液控模塊14控制更新后的含磨料磁流體從液池15通過輸入口18和輸入口19輸入液槽，將含變鈍的磨料和切屑磁流體通過輸出口16和輸出口17排出液槽，并經(jīng)過濾器13回收。

液槽同側(cè)的輸入口和輸出口可以為同一個(gè)端口。

諧波齒輪剛輪為內(nèi)齒輪，將密封殼體6和環(huán)形磁鐵8安裝于剛輪的內(nèi)部，還可以構(gòu)成利用磁流體對剛輪進(jìn)行磨齒的裝置。

剛輪為內(nèi)齒輪，若磨削剛輪，則需要以剛輪外圓柱面或直口為定位面，在剛輪外圓柱面或直口裝有起定位作用的芯體3，以保證環(huán)形磁鐵通過定位件與剛輪定位基準(zhǔn)定位，磨削剛輪時(shí)的液槽由剛輪齒圈4a、密封套5a、密封套5b、密封殼體6圍成。

直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)11可為螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、液壓缸、氣缸等，若直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)11為液壓缸、氣缸，則驅(qū)動(dòng)器12具有流體控制功能。